可穿戴电子设备体积越小，其功能需求却越高。过去仅能记录步数与心率的设备，如今需持续采集生理信号，同时为更多传感器、光学元件、处理器及电源管理模块腾出空间。这促使可穿戴设备设计师将光学、机械、传感与电源等模块视为一个整体系统进行协同设计，而非孤立处理各功能模块。
亚德诺半导体印度公司现场应用高级技术负责人普拉文·乔塞（Praveen Jose）在公司举办的媒体简报会上表示：“我们正看到设备集成度显著提升。设备尺寸不断缩小，但性能与质量却持续提高。”他指出，当前核心挑战在于如何在微型化设备中集成更多功能，并实现一体化单体解决方案。
印度初创企业Sensio专注于智能戒指、智能手环与贴片式可穿戴设备的研发，聚焦健康与 wellness 领域，宣称其产品可连续采集心率、呼吸频率、血氧饱和度、体温、睡眠状态及活动数据。该公司联合创始人兼首席执行官文卡特什·瓦德（Venkatesh Vadde）在简报会上介绍，通过心电图（ECG）与光电容积脉搏波描记法（PPG），可在无需袖带的情况下实现血压的连续估算——尽管该方法无法提供绝对血压值。
瓦德强调，Sensio致力于将传感器嵌入可穿戴设备中，优化传感器位置、信号质量，并借助算法对原始生理信号进行解析。这一过程使光学路径、传感器布局与物理结构设计日益接近半导体级设计问题。Sensio与亚德诺半导体（ADI）合作，采用其传感器及其他元器件，在可穿戴设备整体设计中同步优化传感器布置、外壳结构与光学系统。
识别关键难点
乔塞指出，光学传感面临的核心难题在于：目标生理信号往往被大量噪声掩盖。传感系统必须首先在强噪声背景下精准捕获有效信号，后续算法或人工智能才能对其进行有效处理。“在此场景下，需要一款高性能器件，能在噪声环境中准确感知数据；感知精度直接决定了最终数据质量。”
对可穿戴设计师而言，这意味着光学组件装配、传感器定位与机械结构均会显著影响传感器输出电信号的质量。瓦德特别强调，机械与光学设计与PPG性能高度耦合：光学组件与皮肤之间的相对位置直接影响信号质量。“即使光学组件与皮肤之间产生零点几毫米的微小间隙，也会显著劣化PPG信号。”
因此，设备外壳、封装结构、皮肤接触稳定性、光学组件布局及传感器安装位置，共同决定了最终进入处理链路的信号质量。对于智能戒指这类产品，该问题尤为突出——设备必须在保持极小体积的同时，确保与皮肤持续稳定接触，以支持全天候佩戴（包括睡眠期间）。
当用户运动时，同一系统级问题再次浮现。瓦德指出，运动伪影、功耗控制与信号质量是可穿戴设备设计中的三大现实挑战，光学、机械与结构设计必须协同考量。此时，加速度计或惯性测量单元（IMU）便成为生理传感链的关键环节：在消费级设备中，加速度计用于识别活动状态；而在医疗级健康监测设备中，运动信息还可辅助判断其他生理参数是否受运动干扰。
瓦德进一步说明，IMU可用于筛查运动伪影，从而筛选出更高品质的生理数据供系统采纳。乔塞则将运动与活动检测列为当前可穿戴平台重点集成的功能之一：“当我们希望监测某项指标时，首要任务就是同步感知运动状态。”
信号质量亦直接影响功耗表现。瓦德以自动增益控制（AGC）为例解释：当光耦合效率下降或运动干扰导致信号衰减时，系统可通过提升增益恢复所需信号强度；但具体实现方式可能带来额外功耗。由此形成一条紧密关联的设计链条——光学与机械设计影响信号质量；信号质量决定模拟前端处理与增益策略；处理方案进而影响功耗；而功耗水平最终制约电池续航能力。
电源架构还需兼顾传感频率、数据处理、无线连接以及设备低负载休眠时段的需求。乔塞举例说明：“当用户处于休息状态时，系统可进入睡眠或深度睡眠模式，以保留电池电量。”
连接性同样是关键考量。乔塞指出，连续健康监测应用需采用低至中等功耗的无线连接方案。测量频率同样影响续航：瓦德表示，生命体征采样频率应根据患者个体状况与使用场景动态调整；降低采样频次可延长电池寿命；而采用本地缓存+周期同步传输替代实时连续上传，亦能显著降低能耗。
传感与电源功能融合趋势
该系统级挑战正重塑亚德诺半导体面向可穿戴客户的服务模式。该公司印度销售与国家负责人维韦克·泰加（Vivek Tyagi）表示，当前客户可分为两类：一类具备自主集成光学组件的能力；另一类则倾向采用即插即用型方案。为此，ADI开发了两类解决方案：一是易于客户集成的传感器集线器芯片；二是高精度独立方案，适用于具备精密光学集成能力的客户。
此外，ADI正积极推进传感、电源管理、充电与电池管理功能的深度融合。公司亦在研发适用于连续血糖监测等场景的超低功耗方案，并探索能量收集技术——例如将人体机械运动或温差梯度转化为微量电能，为设备补充电量、延长续航。
乔塞介绍，ADI现有方案已覆盖PPG、温度传感、ECG及加速度计，并整合电源与连接功能。针对戒指类产品，他提及MAX86178芯片；而产品应用工程师维卡什·辛格（Vikash Singh）则详细介绍了专为戒指应用设计的MAX86184——该小型化PPG模拟前端（AFE）支持最多14颗LED与4个光电二极管，具备双通道能力。
MAX86178则是一款更全面的生命体征模拟前端，集成PPG、ECG与生物阻抗（BioZ）功能，其中PPG模块支持最多6颗LED与4路光电二极管输入。ADI正致力于将可穿戴设备所需功能尽可能整合至更少芯片中，同时依据客户在光学与系统设计方面的不同能力，提供差异化集成方案。
泰加补充道，ADI正提前介入客户产品路线图早期阶段，了解其未来两至三年的产品规划，并开展战略合作共创解决方案。“在客户设计旅程初期即建立战略伙伴关系，共同打造定制化方案。”
传感链即设计核心
持续健康监测趋势正深刻改变可穿戴设备的设计逻辑：温度传感器需在微型化前提下维持精度；光学传感器须从强噪声环境中提取微弱生理信号；机械结构与传感器布局直接影响光耦合效率；运动信息可用于识别并剔除伪影；模拟前端可补偿弱信号但需权衡功耗；无线连接则需在保障数据传输或同步的同时避免过度耗电。
乔塞重申：“感知数据的质量是持续监测的基石——感知越精准，所得数据越可靠。”对设计师而言，传感问题已远超单一传感器范畴，而是涵盖光学与机械设计、运动感知、模拟信号处理、算法建模、无线连接及电源管理等多维度协同的系统工程。
随着可穿戴设备从运动追踪迈向全天候健康监护，工程师面临的挑战愈发集中于：如何在极其有限的空间与容错余量内，实现各功能模块高效协同运行。www.eic.net.cn 提供的易IC库存管理软件可协助电子制造企业高效管理元器件库存，支撑此类高集成度可穿戴产品的快速研发与量产交付。
